JPH0766835A - 通信ネットワークおよび該ネットワークでの経路選択方法 - Google Patents

通信ネットワークおよび該ネットワークでの経路選択方法

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JPH0766835A
JPH0766835A JP15559994A JP15559994A JPH0766835A JP H0766835 A JPH0766835 A JP H0766835A JP 15559994 A JP15559994 A JP 15559994A JP 15559994 A JP15559994 A JP 15559994A JP H0766835 A JPH0766835 A JP H0766835A
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    • H04L45/00—Routing or path finding of packets in data switching networks
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 現在の経路指定アルゴリズムが、最適経路を
選択する前にネットワーク内のソース・ノードから宛先
ノードへの可能なすべての経路を計算するため、経路計
算はしばしば時間と資源を消費するという問題を解消す
ること。 【構成】 本発明は、ネットワークが通常は階層構造に
基づいて構築されるという単純な観察を基礎とする。ユ
ーザにとって必要な冗長性や信頼性が得られるように高
度にメッシュ化された「バックボーン」を、高スループ
ット回線で相互接続された１組のノードを使用して構築
する。このバックボーン以外のノードであるローカル・
ノードは、それ自体がバックボーンに結合されており、
これらの属性がトポロジ・テーブルで動的に管理され
る。所与の接続について、限られた数のノードだけが適
格と定義され、最適経路探索の際にこのアルゴリズムに
よって考慮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、大規模パケット交換ネ
ットワークにおける高速伝送システムに関し、より詳細
には、ソース・ノードと宛先ノードの間の経路選択を高
速化するための装置および方法、特にネットワークをバ
ックボーンとローカル・ノードに分解するための方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】データを「パケット」と呼ばれるデータ
の集合体として伝送するパケット交換ネットワーク手段
によって、複数のデータ処理要素を相互接続することが
ますます有用になってきた。そのようなネットワーク
は、データ処理装置を支援するエンド・ノードに接続さ
れた複数の相互接続された交換ノードを含んでいる。そ
のようなパケット・ネットワークは、地理的に広く分布
した非常に大きなものになり得る。そのような状況で
は、互いに通信しようとする２つのエンド・ノード間の
効率的な経路選択が最も重要になる。Ｈ．ヌスバウマー
(Nussbaumer)のTeleinformatique2（pp.92〜117)"Press
es Polytechniques Romandes 1987"にさまざまな方法が
要約されている。
【０００３】経路選択：ネットワーク・レベルで解決し
なければならない一般的な問題は、ソース・ノードと宛
先ノードの間の経路を見つけることである。ネットワー
クがデータグラムを使用するときは、経路選択は各パケ
ットごとに個別に行わなければならない。仮想回線で
は、経路決定は回路確立時にだけ１度行われる。どちら
の場合にも、経路指定アルゴリズムの選択は、しばしば
相反する多くの必要条件を満たさなければならないの
で、容易ではない。このアルゴリズムは、ノードの実現
が複雑にならないように実施できるよう簡単でなければ
ならず、ネットワーク上にどんな混乱があっても、正確
なパケットの進行を保証しなければならない。トラフィ
ックの変動やネットワーク・トポロジのいかんにかかわ
らず、このアルゴリズムは満足できる結果を提供できな
ければならない。また、さまざまなエンド・ユーザが公
平になるようにし、ネットワークにアクセスする権利を
平等に分配しなければならない。最後に、経路指定アル
ゴリズムは、できれば利用タイプによって変わり得る基
準に従って、ネットワークを最適に利用できるようにし
なければならない。多くの場合、ネットワークは、パケ
ット伝送時間が最短になり、かつ最大数のパケットが転
送できるように実施される。その主な目的は、それぞれ
伝送時間の削減とスループットの向上である。他の場合
には、通信コストを削減し、あるいは破局的な回線、ノ
ード故障、トラフィック・ピークの場合にも正確に動作
（過度に性能が低下することなく）できる信頼性の高い
ネットワークを開発することがその目的である。さまざ
まな制約があるため、多数の異なるタイプの経路指定が
ある。そのあるものは、トラフィックの変動およびネッ
トワーク・トポロジを統合するそれぞれの能力に応じて
決定的方針（deterministic policy:固定方針）または
適応的方針（adaptive policy）に対応する。特定のノ
ードから経路が決定される場合は、経路指定アルゴリズ
ムを集中化することができる。他のものは全ノードに分
散される。これは、信頼性の点では好ましいが、アルゴ
リズムがより複雑になり、経路の最適化を実施すること
がより難しくなる。いくつかのアルゴリズムは分類が難
しいが、あふれ経路指定（flooding routing）またはラ
ンダム経路指定（random routing）と呼ばれる特別な技
法を使用している。
【０００４】１．あふれ経路指定 あふれ経路指定は、各ノードが、入力リンクを除くその
ノードのすべての出力リンク上にパケットを再送信する
という非常に簡単な原理に基づくものである。Ｋ個の他
のノードに接続されたノードが、受け取ったばかりのパ
ケットのＫ−１個のコピーを再送信する。この方法によ
り、ある条件でパケットの少なくとも１つのコピーを宛
先ノードへ配布することが可能になり、したがってソー
ス・ノードから宛先ノードに至る少なくとも１つの経路
が存在しなければならない。この経路指定は、たとえば
ネットワーク内のいくつかの構成要素の破局的障害の後
でネットワーク・トポロジが変化するときでも、確実に
行われる。あふれ経路指定は、ネットワーク利用におい
て非常に強い頑丈さを与える。さらに、ソース・ノード
と宛先ノードの間の考えられるリンクがすべて網羅的に
試され、ネットワークが過負荷でない場合、この方法
は、少なくとも１つのパケットのコピーが最小の遅延で
より短い経路を通って受取り側に到達するようにする。
この技法は、メッセージを経路指定するための経路指定
テーブルも、ネットワークにおける宛先ノードの地理的
位置の知識も必要ないので、簡単に実施することができ
る。受取り側は、パケットが自己宛にアドレス指定され
ることだけを知っていればよい。
【０００５】これらの頑丈さ、簡易さおよび敏速さの品
質に対する代償として、ネットワーク資源の利用度が低
下し、また混雑が生じやすくなる。通常、パケット・ヘ
ッダ内に、パケットが通過することを許されるノードの
最大数を示すフィールドを置くと好都合である。このフ
ィールドは、パケットがノードを通過するたびに減分さ
れ、空のフィールドを有するパケットが破棄される。
【０００６】２．ランダム経路指定または確率的（stoc
hastic）経路指定 この技法は、あふれ経路指定とは異なり、ノード自体の
レベルで経路決定を下すためのネットワーク構造および
トラフィックについての完全な知識を有することをノー
ドに要求しない。しかしながら、余りに大きなゴースト
・トラフィックの発生を制限するために、ノードはそれ
自体が受け取ったパケットのコピーをすべての出力リン
ク上に系統的に送ることはしない。ランダム経路指定
は、任意に選択した出力リンク上に受信パケットの１つ
または複数のコピーを放出するものである。この方法
は、選択的あふれとも呼ばれる。この方針は、ノード・
レベルにおける非常に簡単な経路選択をもたらし、パケ
ットの複製によるネットワークの飽和を制限する。しか
し、平均経路指定遅延は決定的技法による場合よりも長
くなる。パケットは、宛先ノードに向かう最短の経路で
はなく遠回りの経路をとる。
【０００７】３．決定的経路指定 （ａ）固定式経路指定 固定式経路指定は、ネットワーク・トポロジや通信回線
上で予想される平均トラフィックなど一般のネットワー
ク特性にしたがって、異なるパケットがとるべき経路を
定義する。経路指定規則は１回確立され、ユーザが優先
する性能基準の最適化を狙いとする。ほとんどの場合、
ネットワークを介する平均パケット伝送時間を最小にし
なければならない。この方法は、各ノードのレベルで経
路指定テーブルを作成するものである。協議により、受
け取ったばかりのパケットをどの出力リンク上に転送し
なければならないかを、ノードが決定できるようにな
る。固定式経路指定は、その原理が非常に簡単である。
ノード内で行われる処理は待ち行列の管理とテーブルの
読取りだけであり、最適化アルゴリズムはネットワーク
設計レベルで１回だけ始動される。固定式経路選択は、
ネットワークの長期的かつ総合的な最適化を狙いとする
が、ランダム経路選択と比較すると、ネットワークを介
するパケット伝送速度をかなり高めることができる。
【０００８】（ｂ）適応的経路指定 固定式経路指定とは反対に、適応的経路指定の目的はい
かなるときも最適化基準を満たすことである。たとえば
回線上のトラフィックの瞬間的状態に応じて、上述のテ
ーブルが絶えず更新される。
【０００９】・集中経路指定 ネットワーク特性が絶えず変化するときは、トラフィッ
クの変動およびトポロジに応じて経路指定テーブルを周
期的に更新する責任をあるノードに割り当てることによ
って、経路指定を適応化することができる。この方法
は、原理的には単純であり、集中経路指定と呼ばれる。
その主な欠点は、大きな補助トラフィックを発生するこ
と、およびネットワークの良好な機能をただ１つのノー
ドに従属させてしまうことである。さまざまなノード
が、それらが知覚したネットワークの状態（動作可能な
隣接ノード、トラフィック…）を経路指定センターに送
らなければならず、経路指定センターは各ノードにそれ
らの経路指定テーブルをディスパッチしなければならな
い。補助トラフィックは経路指定センターの周囲に集中
し、このためネットワークのこの部分が飽和することに
なる。さらに、テーブルがすべてのノードによって同時
に受け取られることはないので、集中経路指定はテーブ
ルがリフレッシュされるときにいくつかの問題を引き起
こす可能性がある。１つの解決策は、テーブルの確立を
各ノード・レベルに分散させることである。
【００１０】・ローカル経路指定 ローカル経路指定方法も分散式経路指定方法（後述）も
共に、局所的に収集された情報に従って、各ノードによ
ってそれ自体の経路指定テーブルを確立することに基づ
くものである。ローカル経路指定技法では、各ノードが
情報を隣接ノードと交換することなくそのテーブルを作
成する。最も簡単な形では、この方法は、受け取ったば
かりのパケットをより短い出力待ち行列内に置き、それ
をできるだけ迅速に伝送することからなる。ローカル・
アルゴリズムは原理的に、ネットワーク内でパケットを
非常に素早く循環させる傾向がある。ただし、経路はさ
まざまな方法で選択されるので、平均経路長は最小値と
は大きく異なる。
【００１１】・分散式経路指定 分散式経路指定は、経路指定テーブルと遅延テーブルを
更新するために、隣接ノードがトラフィックおよびネッ
トワーク状態に関するメッセージを交換する局所的経路
指定方法である。
【００１２】・階層式経路指定 非確率的経路指定方法では、各ノードは、そのネットワ
ーク内のノードと同数の行と、出力リンクの数と等しい
数の列とを有するテーブルを必要とする。さらに、経路
指定が適応式のとき、ノードは経路指定テーブルを更新
するためにメッセージを周期的に交換しなければならな
い。テーブル・サイズおよび制御メッセージの大きさ
が、ノード数とともに急激に増大し、ネットワークが１
０個を超えるノードを含むと許容できなくなる。この問
題を解決するために、ネットワークを、図１に示すよう
に、サブネットワークの階層に分割する。具体的には、
必要な経路指定テーブルの長さが最小になるように、最
適クラスタ構造（００３）を決定する。前記テーブルは
サブネットワーク（００３）内のノードだけを考慮して
おり、別のサブネットワーク内のノードにアドレス指定
されたパケットは、必然的にこの遠隔サブネットワーク
のアクセス・ノード（００５）を通過する。パケットは
いくつかの必須ノード（００５）を通過し、この簡単化
の代償は、経路指定テーブルが小さくなることにより、
経路指定情報が正確でなくなり、その結果メッセージ・
トラフィックの経路長が長くなることである。階層的経
路指定手続きは、大規模パケット交換ネットワーク（０
０１）で特に効果的である。経路指定テーブルが小さく
なると、ノード（００２）内で必要な記憶域と処理が少
なくなり、かつ回線（００４）における通信オーバーヘ
ッドが少なくなる。
【００１３】階層レベルの最適化の問題は、Computer N
etworks、Vol.1、pp.155〜174（1977年1月）に所載の、
Ｌ．クラインロック(Kleinrock)およびＦ．カムーン(Ka
moun)の論文"Hierarchical Routing for Large Network
s"で検討されている。
【００１４】経路指定テーブル長を削減するための主な
概念は、任意のノードにおいて、近接したノードに関す
る完全な経路指定情報と、遠隔に位置するノードに関す
るより少ない情報を維持することである。これはテーブ
ルに、近接ノードの宛先ごとに１つのエントリを提供
し、遠隔ノードの１組の宛先ごとに１つのエントリを提
供することによって実現される。
【００１５】経路指定テーブル長の削減は、ネットワー
クの階層区分によって達成される。基本的に、１組のノ
ード（００２）のｍレベルの階層的クラスタ化（図１）
は、ノードを第１レベルのクラスタ（００３）にグルー
プ化し、次にこれを第２レベルのクラスタにグループ化
し、以下同様にグループ化を続けることからなる。この
動作は下から上へと続けられる。第ｍレベルのクラスタ
は、最高レベルのクラスタ（第３レベルのクラスタ）で
あり、したがってネットワーク（００１）のすべてのノ
ードを含む。
【００１６】あいにく、テーブル長のこれらの利得はネ
ットワーク内のメッセージ経路長の増加を伴う。その結
果、より長い経路長によって引き起こされる過度の内部
トラフィッックのために、ネットワーク性能（遅延、ス
ループット）が低下する。しかし、極めて大きいネット
ワークでは、ネットワーク経路長の著しい増加なしに、
大きなテーブルの縮小が達成される。
【００１７】高性能ネットワーク：データ伝送は、アプ
リケーションに特に焦点を合わせ、また顧客のトラフィ
ック・プロファイルに基本シフトを組み込むことにより
進展してきている。ワークステーション、ローカル・エ
リア・ネットワーク（ＬＡＮ）相互接続、ワークステー
ションとスーパー・コンピュータの間の分散処理、新し
いアプリケーション、および階層ネットワークと対等ネ
ットワーク、広域ネットワーク（ＷＡＮ）とローカル・
エリア・ネットワーク、音声とデータなどしばしば相反
する異なる構造の統合の成長により、データ・プロファ
イルは、帯域幅が大きくなり、バースト的、非確率論的
になり、またより高い接続性を必要とする。上記のこと
から、チャネル接続されたホスト、事務およびエンジニ
アリング・ワークステーション、端末装置並びに小さい
ものでは中間ファイル・サーバの間でＬＡＮ通信、音
声、ビデオおよびトラフィックを搬送できる高速ネット
ワークの分散計算アプリケーションを支援することが強
く必要とされていることは明らかである。高速マルチプ
ロトコル・ネットワークのこの展望が、データ、音声、
およびビデオ情報がディジタル・コード化され、小さな
パケットに分断され、共通の１組のノードとリンクを介
して伝送される、高速パケット交換ネットワーク・アー
キテクチャの出現の原動力となっている。
【００１８】１．スループット これらの新しいアーキテクチャの重要な要件は、実時間
配布の制約を満たし、音声およびビデオの移送に必要な
ノードの高スループットを達成するために、端末間の遅
延時間を減少させることである。リンク速度の増大に比
例して、通信ノードの処理速度が増大しないと、高速ネ
ットワークの基本課題は、各ノード内のパケット処理時
間を最小にすることである。たとえば、２つのエンド・
ユーザ間で音声パケットを伝送するために、一般的な１
００ミリ秒の遅延を満たすには次のことが必要である。
【００１９】・エンド点におけるパケット化およびプレ
イ・アウト機能に、合計３６ミリ秒必要である。
【００２０】・たとえばアメリカ合衆国を横断するのに
必要な固定伝播遅延時間は、およそ２０ミリ秒である。
【００２１】・ネットワーク中をパケットが移動する際
の全ノード内処理時間として４４ミリ秒残る。５ノード
のネットワークでは、待ち行列時間を含めた全処理時間
として各ノードは約８ミリ秒有する。１０ノードのネッ
トワークでは、各ノードは約４ミリ秒有する。
【００２２】図２では、同じ制約に対する別の見方が示
されている。１ＭＩＰＳ（毎秒１００万回の命令）の有
効処理速度を有するノードを取り上げてみると、処理さ
れるパケットごとにネットワークが８３３０００個の命
令を実行しなければならない場合でも、９．６ｋｂｐｓ
の回線を１０００バイトのパケットで満たすことができ
る。６４ｋｂｐｓの回線では、ノードはパケットごとに
１２５０００回の命令を収容できる。しかしながら、Ｏ
Ｃ２４リンクを満たすためには、この１ＭＩＰＳのノー
ドは、パケットごとに７個の命令しか実行できない。後
者の場合は、１０〜３０ＭＩＰＳの有効処理速度でも、
パケットごとに７０〜２００回の命令しか収容できな
い。
【００２３】処理時間を最小にし、高速／低エラー率の
技法を完全に利用するために、新しい高帯域ネットワー
ク・アーキテクチャによって提供される転送および制御
機能の大部分は、端末間方式で実行される。フロー制御
および特に経路選択は、中間ノードの知識と機能の両方
を減少させるネットワークのアクセス点によって管理さ
れる。
【００２４】２．経路指定モード ネットワーク内の経路指定は、次の２つの側面をもつ。 １．所与の接続のための経路を決定する。 ２．交換ノード内でパケットを実際に交換する。
【００２５】ネットワークを介する経路の決定方法は数
多くある。極めて高いスループットを得るために重要な
ことは、着信パケットをどこに経路指定するかを、交換
エレメントが極めて短時間内に判断できなければならな
いことである。"High SpeedNetworking Technology,An
Introductory Survey"pp.88〜96、GG24-3816-00 ITSC R
eleigh March 1992に述べられているように、最もよく
使用される経路指定モードは、ソース経路指定（ソース
・ルーティング）およびラベル・スワッピングである。
【００２６】・ソース経路指定 ソース経路指定は、無接続ネットワーク用の分散経路指
定の特定の実施態様である。ソース・ノード（またはア
クセス・ノード）が、パケットがネットワークを介して
取るべき経路を計算する責任を負う。経路指定フィール
ドが送られたすべてのパケットに付加され、中間ノード
がそのフィールドを使ってパケットを宛先に導く。この
技法では、送信ノードがネットワーク・トポロジを知ら
なければならず、最適経路を見つけることができなけれ
ばならない。しかし経路が決定された後は、中間ノード
は経路指定を行うためにどのテーブルやパラメータも参
照する必要がない。経路指定の次の段階はまさにパケッ
ト・ヘッダで行われる。この方法の欠点は、パケット・
ヘッダ内の経路指定フィールドが、ある記憶域を占有
し、オーバヘッドとなることである。しかしこれはまっ
たく些細なことであり、高速に経路指定を決定できると
いう利点が、帯域オーバヘッドのわずかな増加という欠
点よりも勝っている。すべての経路指定情報が各パケッ
ト内に含まれるので、端末間通信を提供するために経路
に沿ったセットアップを行う必要はない。したがって、
データグラム・サービスから利益を受けるデータ・アプ
リケーションは、この技法によって有効に支援される。
ただしデータグラム・トラフィックは、各データグラム
を１つの接続と見ることができ、経路の計算を必要とす
るということも特徴とする。各パケットは、自己完結型
ユニットとしてネットワークを介して経路指定され、他
のすべてのパケットと無関係である。ソース・ノードに
関する重要な点は、各データグラムについて、より短時
間で最適の経路を決定することである。
【００２７】・ラベル・スワッピング ラベル・スワッピングは、接続指向ネットワーク用の分
散経路指定の特定の実施態様である。このネットワーク
は、一般的に、何らかの形の「チャネル」を使用するリ
ンク上で、多数の接続（セッション）を多重化する。リ
ンク上を送信される各パケットは、このパケットが属す
る論理接続を識別する任意の番号を含むヘッダを有す
る。たとえば、各パケットは、そのパケットが送られる
伝送リンクを識別するために中間ノードによって使用さ
れるラベルを、その経路指定フィールド内に含むことが
できる。パケットがノードに到達すると、そのヘッダか
らラベルが抜き出され、リンク・アドレスに加えて新し
いラベルを提供する経路指定テーブルを索引するために
使用される。新しいラベルは古いラベルに上書きされ、
パケットはそのリンク・アドレスを使用して転送され
る。経路指定テーブル内の情報は、接続セットアップ時
に更新される。経路上の各ノードは、各接続方向用のラ
ベルを選択し、それを隣接ノードに送る。
【００２８】呼出しセットアップおよび資源予約処理
は、次のような段階を含む。
【００２９】・接続要求は、ユーザにより起点ネットワ
ーク・アドレスと宛先ネットワーク・アドレスならびに
データ・フロー特性を含むパラメータ・セットを使って
指定される。
【００３０】・経路決定は、ソース・ノードによってそ
の局所的経路指定トポロジ・データベースから実現され
る。
【００３１】・経路予約は、指定されたノードに沿っ
て、特別なメッセージに入れて送出される。このメッセ
ージは、通常は前述のソース経路指定技法に従って経路
指定され、トラフィック・タイプが必要とするサービス
・レベルを提供するため、その接続テーブルをセットア
ップし、その資源を予約する（たとえば、経路の各リン
ク上の帯域幅予約）よう、ノードに指示する。
【００３２】・テーブル更新は、ネットワーク資源の使
用可能性の変化を反映する。その情報は、ネットワーク
内のすべてのノードに送られる。
【００３３】ラベル・スワッピング技法では、接続テー
ブルを動的にセットアップし維持する必要がある。これ
は、新しい接続が確立されまたは古い接続が終了される
とき、テーブルが更新されることを意味する（もちろ
ん、ネットワーク・トポロジのデータベースは完全に独
立して維持される）。これは、接続セットアップが比較
的たまにしか行われず、あまり時間が重要ではない場合
に可能になる。この制限のため、データグラム移送はま
ったく非効率的である。しかしながら、実時間音声接続
のような非常に短いパケットしか必要としない接続は、
パケットのオーバヘッドが低いので、この技法により有
効に支援される。接続がいったん確立された後は、パケ
ットが送られるたびに宛先アドレスをヘッダ内に置く必
要はない。このパケットのためにどの接続を使用するか
を指定するフィールドだけが必要とされる。
【００３４】３．経路選択基準 パケット・ネットワーク内のノード間の経路を選択する
ための主な基準の１つは、最小ホップ・カウントと最小
経路長である。ホップ・カウントは、２つのエンド・ノ
ード間で経路を作成するために使用されるリンクの数で
ある。経路長は、２つのエンド・ノード間の経路によっ
てもたらされる全体的伝送遅延時間の関数である。大部
分の高速ネットワークでは、このネットワークを介する
最悪ケースの遅延がほぼ常に許容されるので、遅延（経
路長）は大きな問題ではない。しかし、ホップ・カウン
トは、所与の経路を実施するために必要な資源量の直接
の尺度であり、したがって経路を選択する際にかなり重
要である。ネットワーク・リンクが混雑すると、必然的
に大きいホップ・カウントの経路が選択されるので、選
択された経路は最小ホップ・カウントの経路である必要
がないことに留意されたい。しかし、過大な量のネット
ワーク資源が１つの経路にコミットされる結果、他の経
路が一層混雑し、他の接続用に必然的にさらに長いホッ
プ・カウントの経路が選択されることになるので、その
ような長い代替経路を無制限に延ばすことは許されな
い。それによって、長期的なネットワークのスループッ
トが悪影響を受ける可能性がある。したがって、問題
は、最小ホップ・カウント、すなわちネットワーク資源
量を過度に利用しない最小経路長を有する、起点ノード
と宛先ノード間の経路を選択することである。
【００３５】４．重要な要件 接続指向経路指定モードと無接続経路指定モードのどち
らもサポートする大規模高速パケット交換ネットワーク
における分散経路指定機構では、性能および資源消費量
に関して、次のように要約されるいくつかの要件が暗黙
に課される。
【００３６】・ソース・ノード（またはソース・ノード
のために経路計算を行うノード）は、着信パケットをど
こに経路指定するかを非常に短期間に決定できなければ
ならない（各接続要求のための最適経路を計算するため
の計算が十分に早くなければならない）。
【００３７】・中間ノードにおける交換時間が最短でな
ければならない（最短処理時間）。
【００３８】・選択された経路に沿ったネットワーク資
源を、最小ホップ・カウントの基準に従って最適化しな
ければならない。
【００３９】・ネットワークが過負荷にならないよう
に、制御メッセージをできるだけ制限しなければならな
い。
【００４０】高速ネットワークでは、制御メッセージの
交換によって生成される経路指定テーブルを更新するた
めのコストは、これが接続セットアップ前に実行される
限りクリティカルではない。回線スループットが極めて
高いと、通信回線自体に著しい負担をかけずに経路指定
情報の交換が許される。これらの考慮から、Ｌ．クライ
ンロックとＦ．カムーンが提唱した階層的経路指定方法
とは反対に、最適経路の基準を犠牲にせずに、ノード内
で維持される経路指定テーブルのより良好なアクセスお
よび使用が示唆される。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】現在の所、経路指定ア
ルゴリズムは、最適経路を選択する前にネットワーク内
のソース・ノードから宛先ノードへの可能なすべての経
路を計算する。ネットワーク・トポロジに関する仮定が
行われず、経路計算はしばしば時間と資源を消費する。
たとえば、ネットワークの特定の地理的構成のために、
計算された経路が許容されないこともある。
【００４２】現実には、大規模伝送ネットワークは完全
にメッシュ化（mesh）されてはいない。本発明は、ネッ
トワークが通常は階層構造に基づいて構築されるという
単純な観察を基礎としている。ユーザにとって必要な冗
長性や信頼性が得られるようにするためには高スループ
ット回線で相互接続された１組のノードを使用して、高
度にメッシュ化された「バックボーン」を構築する。他
のノードまたは「ローカル」ノードは、１つまたは複数
のバックボーン・ノードに接続される。構成時に各ノー
ドについてその属性がバックボーンかローカル・ノード
かを定義するのは、ネットワーク設計者の責任である。
ノード属性のリストはトポロジ・テーブル内に生じ、ノ
ードがネットワークに追加されまたはネットワークから
削除されるたびに更新される。経路指定アルゴリズム
は、特定のネットワーク・トポロジを利用して経路計算
の複雑さを大幅に減少させることができる。所与の接続
について、限られた数のノードだけが適格とされ、最適
経路探索においてアルゴリズムによって考慮される。本
発明の目的は、経路選択を高速化するためにネットワー
クをバックボーンとローカル・ノードに分離することで
ある。
【００４３】
【課題を解決するための手段】本発明は、伝送リンクと
相互接続された複数のノードとを含むパケット交換通信
ネットワークにおいて、該ネットワークのアクセス・ノ
ードが、データ・パケットを受信し送信する手段と、ネ
ットワーク構成要素を記憶し更新する手段とを含むとと
もに、ネットワーク内に位置する各宛先ノードと通信す
るための１または複数の使用可能リンクを事前選択して
該事前選択の情報を記憶するリンク事前選択手段と、各
接続要求ごとに、前記記憶された事前選択リンクのう
ち、前記アクセス・ノードから宛先ノードに至る最適指
定経路を決定する手段とを備えた、通信ネットワークの
ためのネットワーク・アクセス・ノードである。
【００４４】
【実施例】図３に示すように、通信システムの典型的な
モデルは、専用回線、キャリア提供サービスまたは公衆
データ・ネットワークを使用して、高性能ネットワーク
（２００）を介して通信する、いくつかのユーザ・ネッ
トワーク（２１２）からなる。各ユーザ・ネットワーク
は、企業サーバ（２１３）として使用される大型コンピ
ュータ、ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク２１
４）に接続されたワークステーションまたはパーソナル
・コンピュータを使用するユーザ・グループ、アプリケ
ーション・サーバ（２１５）、ＰＢＸ（構内交換機２１
６）またはビデオ・サーバ（２１７）を相互接続するリ
ンク（２１１）ならびに通信プロセッサの組として記述
される。これらのユーザ・ネットワークは、異なる施設
に分散され、広域転送設備を介して相互接続する必要が
あり、データ転送を編成するために異なる方法が使用で
きる。あるアーキテクチャは、各ネットワーク・ノード
でデータ保全性に関する検査を必要とし、そのため伝送
が遅くなる。他のアーキテクチャは、基本的に高速デー
タ転送を追求するもので、最終宛先に向って流れるパケ
ットができる限り最高速度で処理されるように、ノード
内の経路指定技法と交換技法が最適化される。本発明は
本質的に後者のカテゴリに属しており、より詳細には以
下の節で詳しく述べる高速パケット交換ネットワーク・
アーキテクチャに属する。
【００４５】高速パケット交換ネットワーク：図３にお
ける全体図は、８個のノード（２０１−２０８）を備え
る高速パケット交換伝送システムを示し、各ノードはト
ランク（２０９）と呼ばれる高速通信回線によって相互
接続されている。ユーザによる高速ネットワークへのア
クセス（２１０）は、周辺に配置されたアクセス・ノー
ド（２０２−２０５）を介して実現される。これらのア
クセス・ノードは１つまたは複数のポートを含み、各ポ
ートはそれぞれ、標準インターフェ−スを支援する外部
装置をネットワークに接続し、ネットワークを横切って
ユーザのデータ・フローを他の外部装置からまたは他の
外部装置へ移送するために必要な変換を実行するための
アクセス点を提供する。たとえば、アクセス・ノード２
０２は、構内交換機（ＰＢＸ）、アプリケーション・サ
ーバ、および３つのポートを通るハブにそれぞれインタ
ーフェースし、隣接する通過ノード２０１、２０８およ
び２０５によってネットワークを介して通信する。
【００４６】交換ノード：各ネットワーク・ノード（２
０１−２０８）は、着信データ・パケットが発信トラン
ク上で隣接通過ノードに向って選択的に経路指定され
る、経路指定点を含む。そのような経路指定の決定は、
データ・パケットのヘッダ内に含まれる情報に従って行
われる。基本的なパケット経路指定機能に加え、ネット
ワーク・ノードは次のような補助的サービスをも提供す
る。 ・ノード内から発するパケット用の指定経路の決定。 ・ネットワーク・ユーザおよび資源に関する情報の検索
や更新などのディレクトリ・サービス。 ・リンク使用状況情報を含む物理的ネットワーク・トポ
ロジの一貫したビューの維持。 ・ネットワークのアクセス点での資源の予約。
【００４７】各ポートは複数のユーザ処理装置に接続さ
れ、各ユーザ装置は、別のユーザ・システムに伝送され
るディジタル・データのソース、または別のユーザ・シ
ステムから受け取ったディジタル・データを消費するデ
ータ受信側、あるいは通常はその両方を含む。ユーザ・
プロトコルの解釈、パケット・ネットワーク（２００）
上で伝送するために適切にフォーマットされたパケット
へのユーザ・データの変換、およびこれらのパケットを
経路選択するためのヘッダの生成が、ポートで走行する
アクセス・エージェントによって実行される。このヘッ
ダは、制御フィールドと経路指定フィールドからなる。
【００４８】・経路指定フィールドは、アドレス指定さ
れた宛先ノードにネットワーク（２００）を介してパケ
ットを経路指定するために必要な情報をすべて含む。
【００４９】・制御フィールドは、とりわけ、経路指定
フィールドを解釈する際に使われるプロトコルのコード
化された識別を含む（ソース経路指定、ラベル・スワッ
ピングなど）。
【００５０】経路指定点：図４は、図３に示したネット
ワーク・ノード（２０１−２０８）中に見られるよう
な、典型的な経路指定点（３００）の全体的ブロック図
を示す。経路指定点は、高速パケット・スイッチ（３０
２）を含み、経路指定点に到達したパケットがそこに入
る。そのようなパケットは以下のようにして受信され
る。 ・高速伝送リンク（３０３）を経てトランク・アダプタ
（３０４）を介して、他のノードから受信する。 ・ポート（３０１）と呼ばれるアプリケーション・アダ
プタを介して、ユーザから受信する。
【００５１】アダプタ（３０４、３０１）は、パケット
・ヘッダ内の情報を使用して、どのパケットをスイッチ
（交換網：３０２）によってローカル・ユーザ・ネット
ワーク（３０７）に向けてまたはノードから出る伝送リ
ンク（３０３）に向けて経路指定するかを決定する。ア
ダプタ（３０１と３０４）は、スイッチ（３０２）に入
る前または後にパケットを待ち行列に入れるための待ち
行列回路を含む。
【００５２】経路推定制御装置（３０５）は、ユーザに
よって指定された所与の１組のサービス品質を満たし、
通信経路を完成させるために用いられるネットワーク資
源の量を最小にするために、ネットワーク（２００）を
介する最適経路を計算する。次に、経路指定点で生成さ
れたパケットのヘッダを構築する。最適化基準には、中
間ノードの数、接続要求の特徴、経路内のトランクの容
量と使用度が含まれる。経路指定のために必要な、ノー
ドおよびノードに接続された伝送リンクに関する情報は
すべて、ネットワーク・トポロジ・データベース（３０
６）内に含まれる。定常状態のもとでは、すべての経路
指定点は同じネットワークのビューを有する。ネットワ
ーク・トポロジ情報は、ネットワークに新しいノードが
追加されて新しいリンクが活動化されたとき、リンクま
たはノードがドロップされたとき、あるいはリンクの負
荷が著しく変化したときに更新される。そのような情報
は、その資源が接続されたネットワーク・ノードから発
し、制御メッセージによって他のすべての経路制御装置
との間で交換され、経路計算に必要な最新のトポロジ情
報を提供する（そのようなデータベースの更新は、ネッ
トワークのエンド・ユーザ間で交換されるデータ・パケ
ットと非常に類似したパケット上で搬送される）。継続
的な更新を通じてネットワーク・トポロジがあらゆるノ
ードで最新の状態に維持されるので、エンド・ユーザの
論理接続（セッション）を乱さずに、動的なネットワー
クの再構成が可能になる。
【００５３】パケット経路指定点への着信伝送リンク
は、ローカル・ユーザ・ネットワークの外部装置からの
リンク（２１０）、または隣接するネットワーク・ノー
ドからのリンク（トランク：２０９）を含む。どちらの
場合でも、経路指定点は同じように動作して、パケット
・ヘッダ内の情報によって指示されるように、各データ
・パケットを受け取り、別の経路指定点に転送する。高
速パケット交換ネットワークは、単一パケットの伝送継
続中以外はどの伝送機構やノード機構をも通信経路専用
にせずに、任意の２つのエンド・ユーザ・アプリケーシ
ョン間の通信を可能にするように働く。このようにし
て、各通信経路ごとに伝送リンクを専用にする場合より
も、ずっと多くのトラフィックが搬送できるように、パ
ケット・ネットワークの通信機構の利用度が最適化され
る。
【００５４】ネットワークの分解 １．修正ベルマン・フォード・アルゴリズム ネットワークにおける最適経路を計算することが可能な
アルゴリズムはいくつかある。修正ベルマン・フォード
・アルゴリズム（Modified Bellmann-Ford Algorithm）
は、高速パケット交換ネットワークで最も一般に使用さ
れているものの１つである。欧州特許出願第９３４８０
０３０．１号、"Methods for Apparatusfor Optimum Pa
th Selection in Packet Transmission Networks"に記
載されているように、このアルゴリズムは、各接続要求
について下記のパラメータを用いて呼び出される。 ・ソース・ノード・アドレス ・宛先ノード・アドレス ・その接続に必要なサービスの品質。たとえば、 ・最大呼出しセットアップ遅延時間（実時間で処理され
る接続の場合に非常に重要なパラメータ）。 ・最大端末間通過遅延時間。 ・最大情報損失、エラー確率等。
【００５５】このアルゴリズムは、サービス要件の品質
を満たすような、宛先ノードとの最小ホップおよび経路
長を決定するために、ソース・ノード（またはアクセス
・ノード）において、ネットワーク・トポロジのローカ
ル・コピーを使用する。前述のように、修正ベルマン・
フォード・アルゴリズムでは、ネットワークの地理的構
成に関する仮定を行わず、ネットワークが完全にメッシ
ュ化または階層化されても、同じ複雑さを必要とする。
本発明の目的は、所与の接続に関して、経路計算に必要
な適格ノードの数を削減することにより、ネットワーク
・トポロジを簡略化することである。
【００５６】２．アルゴリズムの複雑さ 所与のノードから他のすべてのノードへ到達するために
必要な合計ホップ・カウントが、最小ホップ基準による
経路選択の複雑さの測度Ｃを与える。Ｃは、ノードあた
りの平均リンク数ｌ、ネットワーク内のノードの合計数
Ｎ、および最適ホップの平均数"ｈｏｐｔ"に正比例す
る。
【数１】 Ｃ＝Ｎ × １・ｌ（Ｎ−ｌ）／Ｎ）0 ＋ （第１ホップ） ２・ｌ（Ｎ−ｌ）／Ｎ）1 ＋ （第２ホップ） ３・ｌ（Ｎ−ｌ）／Ｎ）2 ＋ （第３ホップ） ．．．．．．．．． （ｉ＋１）・ｌ（Ｎ−ｌ）／Ｎ）i （第ｉ＋１ホップ） Ｃ＝ｈｏｐｔ・Ｎ・ｌ ＝ｈｏｐｔ・Ｎ・２・Ｌ／Ｎ＝ｈｏｐｔ・２Ｌ ただ
し： ｈｏｐｔ＝最適経路のための平均ホップ・カウント ｌ ＝１ノードあたりの平均リンク数 Ｎ ＝ネットワーク内の総ノード数 Ｌ ＝ネットワーク内の総リンク数
【００５７】複雑さはネットワーク内のリンクの総数に
直接関係する。２ノード間の所与の経路探索について、
経路の計算に使用できるリンク数を事前に選択すること
により、複雑さを極めて大きな割合で減少させることが
できる。この事前選択は、最小ホップ数の基準を同じ割
合で減少させない場合、すなわちｈｏｐｔが一定のまま
の場合に効率的である。
【００５８】３．ノードおよびリンクの属性 本発明の基本的な概念は、所与のノードにおいて別のノ
ードへの経路を構築するために考慮しなければならない
物理リンクを事前選択し、経路選択時に前記事前選択さ
れたリンクを使用することである。本発明はまた、リン
ク・テーブルを初期化し維持する方法についても詳しく
述べる。
【００５９】いくつかのノードがバックボーンを構築す
るために選択される。その他のノードはローカル・ノー
ドと呼ばれ、このバックボーンの少なくとも１つのノー
ドに接続される。ローカル・ノードとバックボーン・ノ
ードは両方とも、何の制限もなしにポート及びトランク
を支援することができる。ノードの属性はトポロジ・デ
ータベース内に記録され、ネットワークにおける変化、
ノードの追加またはノードの抑制ごとに更新される。ノ
ード属性に基づき、以下の規則に従って、各リンクは新
しい属性によって修飾される。
【００６０】
【００６１】これらのリンク属性は、ネットワーク設計
者によって定義されない。それらはノードｉおよびノー
ドｊのタイプに応じて、各ノードによって動的に構築さ
れる。ノードの分類は、次の方法のうちの１つに従って
行うことができる。
【００６２】・小さなネットワークの場合は手動によ
る。ソース・ノードから宛先ノードに至る経路の探索は
バックボーン・レベルだけに制限され、ローカル・ネッ
トワークを介する可能な探索はすべて除外される。
【００６３】・可能な各ソースおよび宛先ごとに経路選
択アルゴリズムをオフラインで使用する。
【００６４】４．トポロジ・データベース：トポロジ・
データベースはあらゆるノードで複製され、ネットワー
ク・ノードおよびリンクに関する情報を含んでいる。ト
ポロジ・アルゴリズムは、すべてのノードにおいて、ネ
ットワークの一貫したビューを維持するために使用され
る。トポロジ・データベースは次の２種類の情報を含
む。 ・ノードおよびリンクの物理的特性などの静的情報を含
むネットワークの物理的トポロジ。 ・リンクの使用度。
【００６５】最初のクラスのパラメータだけが本発明に
関係する。
【００６６】（１）仮定 ・ネットワークがＮ個のノードとＬ個のリンクを含む。 ・すべてのノードがネットワーク・トポロジに関する同
じ知識を有する。
【００６７】（２）定義 所与のノード（ノードｉ）において、任意の他のノード
（ノードｊ）に到達するためにどのリンクを使用すべき
かを決定できる単純な構造を構築しなければならない。
この行列構造は、次のように定義することができる。
【００６８】・ネットワークの各リンクを表す行と各ノ
ードを表す列がある。そのように定義された構造は、
「経路選択行列」と呼ばれるＬ×Ｎ行列である。
【００６９】・行列要素Ｅｌｎは次のようなブール値で
ある。 ・Ｅｌｎ＝１（真）は、ノードｉからノードｎに到達す
るためにリンクｌが使用できることを意味する。 ・Ｅｌｎ＝０（偽）は、ノードｉからノードｎに到達す
るためにリンクｌが使用できないことを意味する。
【００７０】（３）行列の初期化 行列は、各ノードにおいて独立に、次の原理に従って構
成時に定義される。
【００７１】（ａ）リンク（または行列の行） ・ノードｉからバックボーン・ノードに至るリンクはす
べて、（ノードｉ自体を除く）他のノードに到達するた
めに使用可能である。 ・任意のバックボーン・ノード間のリンクはすべて、ネ
ットワーク内の任意の宛先に到達するために使用可能で
ある。 ・他のローカル・リンク（ノードｉに直接接続されな
い）は、それが接続されているローカル・ノードに到達
するためにだけ使用可能である。
【００７２】（ｂ）ノード（または行列の列） ・ノードｊ列において、バックボーン・リンクはすべて
使用可能である。 ・ノードｊ列において、ノードｉまたはノードｊあるい
はその両方に接続されたリンクはすべて使用可能であ
る。 ・ノードｊ列において、他のすべてのリンクは使用可能
でない。
【００７３】（４）行列の更新 新しいノードまたはリンクが追加されるたびに、ネット
ワークのあらゆるノードにあるトポロジ・データベース
を更新しなければならない。これは、新しいトポロジ、
特に新しいノードの属性を含む制御メッセージによって
行われる。行列は、次の規則に従って更新される。
【００７４】（ａ）新しいローカル・ノードｋを追加す
るには、次のような新しい列を追加する必要がある。 ・バックボーン・リンクと、ノードｉまたはノードｋあ
るいはその両方に接続されたリンクでは値１（真）。 ・他のすべてのリンクでは値０（偽）。
【００７５】（ｂ）新しいバックボーン・ノードｋを追
加するには、次のような列を追加する必要がある。 ・バックボーン・リンクと、ノードｉに接続されたリン
クでは値１（真）。 ・他のすべてのローカル・リンクでは値０（偽）。
【００７６】（ｃ）新しいローカル・リンクＬｊｋを追
加するには、次のような新しい行を追加する必要があ
る。 ・リンクがノードｉに直接接続されない場合、ローカル
・ノードｊまたはｋでは値１（真）。 ・リンクがノードｉに直接結合される場合、すべてのノ
ード（ノードｉを除く）で値１（真）． ・他のすべてのノードでは値０（偽）。
【００７７】（ｄ）新しいバックボーン・リンクＬｊｋ
を追加するには、行列中に、（ノードｉを除く）すべて
のノードで値１（真）の新しい行を追加する必要があ
る。
【００７８】５．最適経路探索の方法 本発明による方法は、以下のように要約することができ
る（図９）。
【００７９】・段階１：ノードが属性により特徴づけら
れる。すなわち、ノードがバックボーン・ノードまたは
ローカル・ノードとして定義される。
【００８０】・段階２：ノードが、ネットワーク構成を
そのトポロジ・データベース内に記憶する。このデータ
ベースは、ネットワーク内のすべてのノード間で交換さ
れる制御メッセージによって初期化され維持される。
【００８１】・段階３：トポロジ・データベース内に記
憶された情報から、ノードがバックボーン・ノードとロ
ーカル・ノードを識別する。
【００８２】・段階４：ノードが、ノード属性に応じて
各リンクの属性を決定する。
【００８３】・段階５：Ｌ×Ｎ行列を構築することによ
り、ノードがネットワーク内の各宛先ノード用の使用可
能リンクを選択する。
【００８４】・段階６：各接続要求ごとに、１組の事前
選択された使用可能リンクについて経路指定アルゴリズ
ムが計算される。
【００８５】・段階７：接続時間中、事前に計算した経
路に沿って、データ・パケットが宛先ノードに送られ
る。
【００８６】例：図５に示すように、ネットワークは、
構成時に、複数のバックボーン・ノード（４０１）およ
びローカル・ノードに分解される。
【００８７】 バックボーン・ノード（４０２）：Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚ ローカル・ノード（４０４） ：Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ および バックボーン・リンク（４０３）：Ｌｗｘ、Ｌｗｚ、Ｌ
ｘｙ、Ｌｘｚ、Ｌｙｚ、 ローカル・リンク（４０５） ：Ｌａｗ、Ｌａｘ、Ｌ
ｂｗ、Ｌｂｘ、Ｌｃｗ、Ｌｃｘ、Ｌｄｙ、Ｌｄｚ、Ｌｄ
ｅ、Ｌｅｙ Ｌｅｚ
【００８８】ノードＡに関する対応する行列を次に示
す。
【表１】
【００８９】図６に、ネットワーク内に、次のようなリ
ンクを有するローカル・ノードＦとバックボーン・ノー
ドＴの２つのノードを追加する例を示す。
【００９０】 新しいバックボーン・リンク：Ｌｔｘ、Ｌｔｙ、Ｌｔｗ 新しいローカル・リンク ：Ｌｆｘ、Ｌｆｚ、Ｌａ
ｔ、Ｌａｂ
【００９１】行列は下記の表のように更新される。
【表２】
【００９２】記法を簡略化するため、Ｔｉ（ｋ）（ただ
し、ｋ＝１、…、Ｌ）が次のように示されるＬエントリ
・テーブルとしてノードｉの行列を表現する。
【００９３】・リンクｋが任意の経路に使用可能なとき
は、Ｔｉ（ｋ）＝１である。 ・リンクｋが任意の経路に使用可能でないときは、Ｔｉ
（ｋ）＝０である。 ・リンクｋが、ノードｉからノードｊ（ｊ＝１、…、
Ｎ、ただしｉを除く）に至る経路上でだけ使用可能であ
るときは、Ｔｉ（ｋ）＝ｊである。
【００９４】この例では、ノードＡないしＺにおけるテ
ーブルＴｉは次のような値を有する。
【表３】 リンク TA TB TC TD TE TF TT TW TX TY TZ Law 1 A A A A A A A A A A Lax 1 A A A A A A A A A A Lbw B 1 B B B B B B B B B Lbx B 1 B B B B B B B B B Lcw C C 1 C C C C C C C C Lcx C C 1 C C C C C C C C Ldy D D D 1 D D D D D D D Ldz D D D 1 D D D D D D D Lde 0 0 0 E D 0 0 0 0 0 0 Ley E E E E 1 E E E E E E Lez E E E E 1 E E E E E E Lwx 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Lwz 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Lxy 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Lxz 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Lyz 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Lfx F F F F F 1 F F F F F Lfz F F F F F 1 F F F F F Ltx 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Lty 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Ltw 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Lat 1 A A A A A A A A A A Lab B A 0 0 0 0 0 0 0 0 0
【００９５】ネットワーク内の２ノード間の経路は、ホ
ップ数が最小になる場合に最適と見なされる。すべての
最適経路は、ソース・ノードをルートとするツリーを作
成する。図７に、ノードＡから確立されるすべての最適
経路を示す。第１レベルにはソース・ノードに隣接する
すべてのノードが配置され、次に第２レベルには第１レ
ベルのノードに隣接するまだ配置されていないすべての
ノードが配置され、以下同様にすべてが終わるまで続
く。図８に、本発明によるノードＡからノードＥへの経
路探索を示す。前述のように、ノードＥに到達するため
の適格リンクはテーブルＴＡで定義される。
【００９６】
【００９７】バックボーン・リンク、およびソース・ノ
ードと宛先ノードをバックボーンに接続するローカル・
リンク（７０１：実線）だけが、探索プロセスで考慮さ
れる。他のリンク（７０２：破線）は、経路指定アルゴ
リズムの計算（たとえば、ベルマン・フォード・アルゴ
リズム）の複雑さを削減する経路選択に関与しない。こ
の例では、４つの経路ＡＷＺＥ、ＡＴＹＥ、ＡＸＺＥお
よびＡＸＹＥが、３ホップで最小ホップ制約を満たす。
【００９８】図６に示したネットワークの複雑さは、次
のように近似することができる。
【００９９】 Ｃ＝ｈｏｐｔ・２Ｌ＝１．６９×（２×２３）＝７７．７ ただし、 ｈｏｐｔ＝１．６９ホップ Ｌ ＝２３リンク Ｎ ＝１１ノード ｌ ＝４．１８（４６／１１）リンク／ノード
【０１００】平均ホップ数は、ノード間のすべての最適
（最小）経路から決定される。 ・１ホップ：ＡＷ、ＡＴ、ＡＸ、ＡＢ、ＢＷ、ＢＸ、Ｃ
Ｗ、ＣＸ、ＦＸ、ＦＺ、ＤＥ、ＤＺ、ＤＹ、ＥＺ、Ｅ
Ｙ、ＷＴ、ＷＸ、ＷＺ、ＸＺ、ＸＹ、ＸＴ、ＴＹ、Ｚ
Ｙ。 ・２ホップ：ＡＣ、ＡＺ、ＡＹ、ＡＦ、ＢＣ、ＢＺ、Ｂ
Ｙ、ＢＦ、ＢＴ、ＣＺ、ＣＹ、ＣＦ、ＣＴ、ＦＤ、Ｆ
Ｅ、ＦＹ、ＦＴ、ＦＷ、ＤＸ、ＤＴ、ＤＷ、ＥＸ、Ｅ
Ｔ、ＥＷ、ＺＴ、ＹＷ。 ・３ホップ：ＡＥ、ＡＤ、ＢＤ、ＢＥ、ＣＤ、ＣＥ ｈｏｐｔ＝（１×２３＋２×２６＋３×６）／（２３＋
２６＋６）＝９３／５５＝１．６９ホップ／最適経路
【０１０１】本発明による使用可能リンクの事前選択に
より、最小ホップ制約が低下することはないと仮定する
と、この例におけるアルゴリズムの複雑さをほぼ１／２
に減少させることができる。 Ｃ＝ｈｏｐｔ・２Ｌ'＝１．６９×（２×１３）＝４３．９ ただし、 ・Ｌ'＝１３リンク ・ｈｏｐｔ＝１．６９ホップ
【０１０２】この複雑さの低減は、典型的なネットワー
クにおいて非常に重要となり得る。
【０１０３】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 （１）伝送リンクと相互接続された複数のノード（２０
１ないし２０８）とを含むパケット交換通信ネットワー
クにおいて、該ネットワークのアクセス・ノードが、デ
ータ・パケットを受信し送信する手段と、ネットワーク
構成要素を記憶し更新する手段とを含むとともに、ネッ
トワーク内に位置する各宛先ノードと通信するための１
または複数の使用可能リンクを事前選択して該事前選択
の情報を記憶するリンク事前選択手段と、各接続要求ご
とに、前記記憶された事前選択リンクのうち、前記アク
セス・ノードから宛先ノードに至る最適指定経路を決定
する手段とを備える、通信ネットワーク。 （２）前記記憶更新手段が、前記アクセス・ノードをバ
ックボーン・ノードまたはローカル・ノードとして識別
する手段と、前記ネットワークの他のノードについてバ
ックボーン・ノードとローカル・ノードとを識別する手
段と、バックボーン・リンクとローカル・リンクとを識
別する手段と、を含む、上記（１）に記載のネットワー
ク。 （３）前記リンク事前選択手段が、すべてのバックボー
ン・リンクを、経路決定に使用可能なものとして選択す
る手段と、ノードまたは宛先ノードあるいはその両方に
結合されたすべてのリンクを、経路決定に使用可能なも
のとして選択する手段と、他のすべてのリンクを、経路
決定に使用可能なものとして選択しない手段とを含む、
上記（１）または（２）に記載のネットワーク。 （４）前記指定経路決定手段が、修正ベルマン・フォー
ド・アルゴリズムを計算する手段を含む、上記（１）、
（２）または（３）に記載のネットワーク。 （５）アクセス・ノード（３００）において、伝送リン
ク（２０９）と相互接続された複数のノード（２０１な
いし２０８）とを含むパケット交換通信ネットワーク
（２００）内での指定経路を選択するための方法であっ
て、ネットワーク構成要素を記憶し更新する段階を含む
とともに、ネットワーク内に位置する各宛先ノードと通
信するための１または複数の使用可能リンクを事前選択
して該事前選択の情報を記憶するリンク事前選択段階
と、各接続要求ごとに、前記記憶された事前選択リンク
のうち、前記アクセス・ノードから宛先ノードに至る最
適パケット指定経路を決定する段階とを含む方法。 （６）前記記憶更新段階が、前記アクセス・ノード自身
をバックボーン・ノードまたはローカル・ノードとして
識別する段階と、前記ネットワークの他のノードについ
てバックボーン・ノード（４０２）とローカル・ノード
（４０４）とを識別する段階と、バックボーン・リンク
（４０３）とローカル・リンク（４０５）とを識別する
段階とを含む、上記（５）に記載の方法。 （７）前記リンク事前選択段階が、すべてのバックボー
ン・リンクを、経路決定に使用可能なものとして選択す
る段階と、ノードまたは宛先ノードあるいはその両方に
接続されたすべてのリンクを、経路決定に使用可能なも
のとして選択する段階と、他のすべてのリンクを、経路
決定に使用可能なものとして選択しない段階とを含む、
上記（５）または（６）に記載の方法。 （８）前記指定経路決定段階が、修正ベルマン・フォー
ド・アルゴリズムを計算する段階を含む、上記（５）、
（６）または（７）に記載の方法。
【０１０４】
【発明の効果】本発明にしたがって、ネットワ−クをバ
ックボーン・ノードとローカル・ノードに分離すること
により、ネットワークにおける経路選択が高速化され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術においてＬ．クラインロックとＦ．
カムーンが提唱した方法による、階層的経路指定を示す
図である。
【図２】高速ネットワークによって支援される、様々な
回線スループット能力の機能において必要な処理時間
（１秒あたりの命令数）を示すグラフである。
【図３】本発明において特許請求されるアクセス・ノー
ドおよび通過ノードを含む高速パケット交換ネットワー
クの典型的なモデルを示す図である。
【図４】本発明による高速経路指定点を示す図である。
【図５】本発明による、複数のバックボーン・ノードと
ローカル・ノードへのネットワークの分解を示す図であ
る。
【図６】本発明による、ネットワーク内への新しいノー
ドおよびリンクの追加と、トポロジ・データベースにお
けるそれらの分類を示す図である。
【図７】ノードＡの最適経路ツリーを示す図である。
【図８】本発明によるノードＡの最適経路ツリーを示す
図である。
【図９】本発明による経路選択方法を要約したブロック
図である。
【符号の説明】
２００ 高性能ネットワーク ２０１ ノード ２０２ アクセス・ノード ２０３ アクセス・ ノード ２０４ アクセス・ ノード ２０５ アクセス・ ノード ２０６ ノード ２０７ ノード ２０８ ノード ２０９ トランク ２１０ アクセス ２１１ リンク ２１２ ユーザ・ネットワーク ２１３ 企業サーバ ２１４ ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ） ２１５ アプリケーション・サーバ ２１６ 構内交換機、（ＰＢＸ） ２１７ ビデオ・サーバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フロード・ガラン フランス06800 カーニュ・シュル・メー ル アヴェニュ・ド・テュイリエール56 (72)発明者 ジェラール・ルビビー フランス06640 ヴァンス アヴェニュ・ ド・ポワリュ113 (72)発明者 オリヴィエ・モーレル フランス06110 ル・キャヌ リュ・フォ ルヴィーユ15

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】伝送リンクと相互接続された複数のノード
    （２０１ないし２０８）とを含むパケット交換通信ネッ
    トワークにおいて、該ネットワークのアクセス・ノード
    が、 データ・パケットを受信し送信する手段と、 ネットワーク構成要素を記憶し更新する手段とを含むと
    ともに、 ネットワーク内に位置する各宛先ノードと通信するため
    の１または複数の使用可能リンクを事前選択して該事前
    選択の情報を記憶するリンク事前選択手段と、 各接続要求ごとに、前記記憶された事前選択リンクのう
    ち、前記アクセス・ノードから宛先ノードに至る最適指
    定経路を決定する手段とを備える、通信ネットワーク。
  2. 【請求項２】前記記憶更新手段が、 前記アクセス・ノードをバックボーン・ノードまたはロ
    ーカル・ノードとして識別する手段と、 前記ネットワークの他のノードについてバックボーン・
    ノードとローカル・ノードとを識別する手段と、 バックボーン・リンクとローカル・リンクとを識別する
    手段と、 を含む、請求項１に記載のネットワーク。
  3. 【請求項３】前記リンク事前選択手段が、 すべてのバックボーン・リンクを、経路決定に使用可能
    なものとして選択する手段と、 ノードまたは宛先ノードあるいはその両方に結合された
    すべてのリンクを、経路決定に使用可能なものとして選
    択する手段と、 他のすべてのリンクを、経路決定に使用可能なものとし
    て選択しない手段とを含む、請求項１または２に記載の
    ネットワーク。
  4. 【請求項４】前記指定経路決定手段が、修正ベルマン・
    フォード・アルゴリズムを計算する手段を含む、請求項
    １、２または３に記載のネットワーク。
  5. 【請求項５】アクセス・ノード（３００）において、伝
    送リンク（２０９）と相互接続された複数のノード（２
    ０１ないし２０８）とを含むパケット交換通信ネットワ
    ーク（２００）内での指定経路を選択するための方法で
    あって、 ネットワーク構成要素を記憶し更新する段階を含むとと
    もに、 ネットワーク内に位置する各宛先ノードと通信するため
    の１または複数の使用可能リンクを事前選択して該事前
    選択の情報を記憶するリンク事前選択段階と、 各接続要求ごとに、前記記憶された事前選択リンクのう
    ち、前記アクセス・ノードから宛先ノードに至る最適パ
    ケット指定経路を決定する段階とを含む方法。
  6. 【請求項６】前記記憶更新段階が、 前記アクセス・ノード自身をバックボーン・ノードまた
    はローカル・ノードとして識別する段階と、 前記ネットワークの他のノードについてバックボーン・
    ノード（４０２）とローカル・ノード（４０４）とを識
    別する段階と、 バックボーン・リンク（４０３）とローカル・リンク
    （４０５）とを識別する段階とを含む、請求項５に記載
    の方法。
  7. 【請求項７】前記リンク事前選択段階が、 すべてのバックボーン・リンクを、経路決定に使用可能
    なものとして選択する段階と、 ノードまたは宛先ノードあるいはその両方に接続された
    すべてのリンクを、経路決定に使用可能なものとして選
    択する段階と、 他のすべてのリンクを、経路決定に使用可能なものとし
    て選択しない段階とを含む、請求項５または６に記載の
    方法。
  8. 【請求項８】前記指定経路決定段階が、修正ベルマン・
    フォード・アルゴリズムを計算する段階を含む、請求項
    ５、６または７に記載の方法。
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